DE2741107A1

DE2741107A1 - Verfahren zum loesen von ineinandergefuegten bauteilen

Info

Publication number: DE2741107A1
Application number: DE19772741107
Authority: DE
Inventors: Eckart Dr Med Engelbrecht; Elmar Dr Med Nieder
Original assignee: Individual
Current assignee: GMT Gesellschaft fuer Medizinische Technik mbH
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2741107C2; US4248232A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen von ineinandergefügten Bauteilen, die mit einer sie verbindenden Kunststoffschicht ein Verbundsystem bilden, durch formverändernde Einwirkungen auf das Verbundsystem. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem durch Ultraschall erregten Werkzeug.

Verbundsysteme von Bauteilen, die mit Hilfe einer zementartigen Kunststoffschicht ineinander gefügt werden, kommen auf vielen Gebieten der Technik vor, wenn die Bauteile an ihren Oberflächen so gestaltet werden können, daß der sie verbindende Kunststoff eine formschlüssige Verbindung mit diesen Teilen eingehen kann. Insbesondere werden derartige Techniken an Bauteilen verwendet, die anders als durch diese Verbundtechnik nicht verbunden werden können, da sie beispielsweise weder einer Schweiß- noch einer Nietverbindung zugänglich sind. Dabei wird es sich im wesentlichen um Bauteile verschiedener Materialien handeln.

Ein sehr wesentlicher Anwendungsbereich dieser Verbundsysteme liegt im Bereich der Verbindung von Gliedmaßen des lebenden Organismus mit künstlichen Prothesen, der Endoprothetik. Im Rahmen knochen- und gelenkchirurgischer Operationen wird Knochenzement (ζ. B. ein Methylmethacrylat) verwendet für die Fixierung von alloplastischem Gelenkersatz, für Verbundosteosynthesen, u. a. im Bereich der Neurochirurgie für dorsale Halswirbelversteifungen und für den Schädeldach-Ersatz. Der Knochenzement verbindet das metallische oder nichtmetallische Implantat mit dem Knochen über eine Verklammerung an Profilierungen der Prothese einerseit sund Rauhigkeiten und Vorsprüngen des Knochens andererseits.

Ein Auswechseln oder Ausrichten einer Endoprothese ist in einer Vielzahl von Fällen erforderlich. Der Vorgang des Auswechselns der Endoprothse vollzieht sich, indem zunächst das entsprechende Gelenk freigelegt wird,dann die Prothese, die im Regelfalle sich einer mechanischen Entfernung - auch wenn eine zu Schmerzen führende Lockerung schon vorliegt -

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noch entzieht, vom umgebenden Knochenzement befreit wird, indem dann der Knochen, falls notwendig, ummodelliert wird und eine neue Prothese mit Knochenzement implantiert wird. In der alloplastischem Gelenkchirurgie ist es üblich, möglichst wenig Knochen beim Einbau einer Prothese zu entfernen, die Prothese mit möglichst viel Knochen und Weichteilen zu umgeben, so daß nur der funktionell notwendige Teil frei bleibt. Die gesamte Verankerung vollzieht sich im Regelfalle im geschlossenen Röhrenknochen. Dieser muß demnach beim Ausbau der auszuwechselnden Prothese so weit wie möglich für den Einbau der erneut einzusetzenden Prothese erhalten bleiben. Daraus ergibt sich die Schwierigkeit, den Knochenzement durch sehr schmale, teilweise nur wenige Millimeter breite Spalträume mit langen Spezialmeißeln, Fräsen und Bohrern zu entfernen. Oft sind Fensterungen des Knochens an vom Gelenk entfernteren Abschnitten notwendig. Erst nach genügender Befreiung der Endoprothesenverankerung von der zementartigen Kunststoffschicht wird es möglich, die Prothese auszuschlagen und die Operation fortzusetzen. Nach Entfernung der Endoprothese wird das Operationsfeld geräumiger und der in der Markhöhle gegebenenfalls zum Teil verbliebene Knochenzement kann im weiteren Verlauf mit Meißeln, Fräsen, Bohrern und durch Anschrauben von Zementteilen an Gewindeschneider und Ausschlagen derselben entfernt werden. Nach eventuell notwendiger Ummodellierung des Knochens wird eine neue Endoprothese mit Knochenzement eingesetzt.

Verbundosteosynthesen sind Knochenrekonstruktionen in der Kombination von Platten, Nägeln, Drähten, Schrauben mit Knochenzement. Auf ein solches Operationsverfahren wird bei Frakturen des Knochens zurückgegriffen, bei denen eine alleinige Rekonstruktion vermittels der beschriebenen Metallteile nicht ausreicht und eine zusätzliche Abstützung des Knochens durch Knochenzement erforderlich ist.

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Im Bereich der Neurochirurgie werden Versteifungen insbesondere der Halswirbelsäule bei drohendem Abrutschen der Wirbelkörper gegeneinander und damit verbundener Rückenmarksschädigung durchgeführt.^Di^e Fortsätze der Wirbelkörper werden mit Drähten verspannt, die Hohlräume zwischen den Fortsätzen und den Drähten mit Knochenzement ausgefüllt. Vom Prinzip her handelt es sich um eine Verbundosteosynthese. Teile des Schädeldaches werden durch zementartigen Kunststoff ersetzt. Nach Einfügen der zu implantierenden Ersatzteile ist ein Anmodellieren an die Umgebung mit mechanischen Werkzeugen notwendig. Um ein Verwachsen des Gewebes außerhalb und innerhalb des künstlichen Schädeldaches miteinander zu ermöglichen, muß das künstliche Schädeldach an zahlreichen Stellen perforiert werden. Außerdem ist neurochirurgisch der Ersatz eines Wirbelkörpers durch Knochenzement möglich. Es existiert jedoch noch keine befriedigende Stabilisierung der künstlichen Wirbelkörper untereinander und mit den erhalten gebliebenen gesunden Wirbelkörpern.

Das Auswechseln bzw. Ausrichten einer Endoprothese ist im Regelfall ein komplizierter und sehr zeitaufwendiger Eingriff. Die Schwierigkeit besteht darin, bei der Endoprothesenentfernung den Knochen unversehrt zu lassen, selbst bei großer Vorsicht kommt es oft zu Knochenzerstörungen, welche den sicheren Sitz der neuen Endoprothese gefährden und zu rekonstruktiven Maßnahmen zwingen können. Bewußt angebrachte Knochenfenstrungen können den Knochen in einem nicht mehr vertretbaren Maße schwächen.

Die Wechseloperationen sind zeitaufwendig und dauern bis zu viele Stunden. Die Narkosebelastung ist groß, zumal es sich meistens um alte Patienten handelt. Während der langen Operation kommt es aus der Markhöhle zu nicht stillbaren Blutverlusten. Eine Substitution des Blutes bis zu 5 1 ist keine Seltenheit. Dadurch können schwere postoperative Störungen und beim Patienten z.B. Gerinnungs-Störungen einsetzen, welche dann eine vitale Bedrohung darstellen. Der hohe Blutverbrauch und -Ersatz und die langen Operationszeiten bei diesen sehr personalintensiven Operationen sind ein erheblicher Kostenfaktor. 9098 13/00 44

Die in der Neurochirurgie vorgenommenen dorsalen Halswirbelversteifungen bedürfen mitunter der Korrektur. Die verbindenden Teile, Knochenzement und Drähte, können sich lockern oder brechen, die Versteifung kann auf weitere Wirbelsäulenabschnitte ausgedehnt werden müssen. Im Rahmen einer solchen Operation muß der zuvor angebrachte Draht und Knochenzement entfernt werden. Die Entfernung mit mechanischen Werkzeugen wie Meißel, Fräsen und Bohrern ist auch hier zeitaufwendig und insbesondere in unmittelbarer Nähe des Rückenmarks durch die Erschütterungen oder die Möglichkeit des Abgleitens der Werkzeuge gefährdend.

Schädeldachplastiken aus Kunststoff müssen nach dem Aushärten und Einsetzen noch nachmodelliert werden. Dieser Vorgang ist mit den herkömmlichen Werkzeugen zeitaufwendig. Durch Erschütterungen kann der feste Sitz des Implantates gefährdet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß die Bearbeitung der zementartigen Kunststoffschicht zwischen den beiden ineinandergefügten Bauteilen wesentlich vereinfacht wird, ohne daß die Bauteile dadurch beschädigt oder in ihrem Bestand verändert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Formveränderungen mit Hilfe von Schwingungen im Ultraschallbereich herbeigeführt werden.

Durch die Einwirkung von Ultraschall wird der Kunststoff im Bereich der an den ultraschallerregten Gegenstand angrenzenden Grenzschicht plastisch, so daß der Gegenstand gegenüber der Kunststoffschicht aus seiner Lage gebracht werden kann. Dabei werden in der zementartigen Kunststoffschicht Formveränderungen vorgenommen. Die zementartige Kunststoffschicht wird mit Hilfe des Ultraschalls so bearbeitet, daß sie aus dem Zwischenraum zwischen den ineinandergefügten Bauteilen entfernt werden kann.

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Diesen Anwendungsbereich macht sich insbesondere der bereits erwähnte chirurgische Anwendungsfall zunutze. Die geschilderten knochen- und gelenkchirurgischen Operationen werden wesentlich vereinfacht. Die Wahrscheinlichkeit, daß das zu erhaltende Gewebe, insbesondere der Knochen, weitgehend geschont wird, steigt erheblich. Das Risiko beim Wechsel von alloplastischem Gelenkersatz wird vermindert, da eine erneute sichere Abstützung und Verankerung des neuen Implantates gewährleistet ist, wenn bei der Entfernung des alten Implantates die Knochensubstanz weitgehend geschont wurde. Außerdem werden die Operationszeiten stark reduziert, weil die Entfernung des Knochenzementes mit Hilfe von ultraschallerregten Werkzeugen erheblich beschleunigt werden kann. Dadurch entfallen lange Narkosezeiten, die zu der bereits geschilderten Gefährdung eines Patienten führen können. Außerdem wird der Patient dadurch geschont, daß hohe Blutverluste vermieden werden. Die Verkürzung der Operationszeit wirkt sich auch einsparend auf die Personal- und Materialkosten aus.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens als ein durch Ultraschall erregtes Werkzeug ausgebildet, das eine Formveränderung im Verbundsystem begünstigende Ausgestaltung aufweist. Durch diese Formgebung ist gewährleistet, daß an der Spitze des Werkzeuges eine der Lockerung der Kunststoffschicht dienende hohe Energie zur Verfügung steht, die durch die spezielle Gestaltung des Werkzeuges gut auf die Kunststoffschicht übertragen werden kann und diese in der gewünschten Weise verändert. Dadurch kann das Werkzeug schnell in die Kunststoffschicht eindringen, ohne daß von dem Benutzer des Werkzeuges erhebliche Kräfte aufgewendet werden müssen. Der Kunststoff wird entfernt, so daß die Bauteile voneinander getrennt werden können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden ausführlichen Beschreibungen und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.

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In den Zeichnungen zeigen:

Flg. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ultraschallgerätes mit angeschlossener Sonotrode,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines als Schaber ausgebildeten Werkzeuges,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Meißels, Fig. 4 eine Seitenansicht eines HohlWerkzeuges, Fig. 5 einen Schnitt durch eine Kunststoffverbindung

zweiter Bauteile und Fig. 6 eine Ansicht eines profilierten Werkzeuges.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß eine Vielzahl thermoplastischer Kunststoffe, zum Beispiel das Polymethylmethacrylat bei der Bearbeitung mit Werkzeugen, die im Ultraschallbereich schwingen, sich örtlich in der Grenzschicht zwischen dem Werkzeug und dem Kunststoff erwärmen. Diese Erwärmung führt dazu, daß der Kunststoff schmilzt, um danach wieder zu erhärten. Während dieser plastischen Zwischenphase wird der im Ultraschallbereich angeregte Gegenstand, zum Beispiel das Werkzeug, in seiner Lage gegenüber dem Kunststoff verändert und damit auf den Kunststoff fomrverändern eingewirkt. Wird also beispielsweise ein in diese Kunststoffschicht eingelegtes Bauteil im Ultraschallbereich erregt, so schmilzt die an diesem Bauteil anliegende Grenzschicht, das Bauteil kann in seiner Lage verändert werden, solange die Grenzschicht durch die Erregung des Bauteils plastisch bleibt. Dabei kann das Bauteil der Kunststoffschicht entnommen werden.

Wird statt des Bauteils ein im Ultraschallbereich angeregtes Werkzeug in die Kunststoffschicht eingeführt, so schiebt sich das Werkzeug in die plastische bzw. flüssige Grenzschicht ein, die sich aufgrund der Ultraschallerregung des Werkzeuges zwischen dem Kunststoff und dem Werkzeug ausbildet. Das Werkzeug verhindert, daß der Kunststoff sich nach Abschaltung der Erregung wieder vernetzen kann. Auf diese Weise

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bahnt sich das Werkzeug durch den Kunststoff eine Bahn, durch die der Kunststoff in mehrere Teile getrennt wird. Nachdem das Werkzeug mehrere Bahnen in den Kunststoff eingearbeitet hat, können die zwischen den Bahnen liegenden Teilstücke des Kunststoffes aus dem zwischen den Bauteilen 1, 2 liegenden Zwischenraum 3 entfernt werden.

Ein ähnliches Verfahren wird angewendet, wenn im medizinischen Bereich beispielsweise eine Endoprothese ausgewechselt werden muß. Dabei wäre es denkbar, die als inneres Bauteil 2 zu denkende Prothese unmittelbar mit einem Ultraschallgerät 5 bzw. dessen Sonotrode 6 zu verbinden. Dabei kommt es auf eine möglichst starre Verbindung zwischen der Ultraschallschwingungen erzeugenden Sonotrode 6 und der Endoprothese an, damit möglichst viel Schwingungsenergie von der Sonotrode 6 in die Endorprothese eingeleitet wird. Diese Verbindung kann beispielsweise mit Hilfe einer Schraubverbindung 7 vorgenommen werden, die an der Spitze der Sonotrode 6 vorgesehen ist. Diese wird mit einem ein entsprechendes Gewinde Io aufweisenden Schaft 8 verschraubt. Zu diesem Zwecke können die Gewinde am Schaft 8 und an der Sonotrode 6 verschiedene Durchmesser aufweisen und ineinander verschraubt werden. Es ist auch möglich mit einer überwurfmutter zu arbeiten. Darüber hinaus ist aber jede andere starre Verbindung zwischen der Sonotrode 6 und der zu lockernden Prothese denkbar. Eine ähnliche Verbindung kann darüber hinaus auch für die Ankopplung anderer Werkzeuge an die Sonotrode 6 vorgesehen sein.

Durch die Anregung der Endoprothese im Ultraschallbereich schmilzt die Grenzschicht der Kunststoffschicht 4 an den Begrenzungen des in die Kunststoffschicht 4 hineinragenden Schaftes. In diesem Zustand kann sie aus dem Röhrenknochen entfernt werden.

Die Endoprothese kann allerdings auch dadurch aus dem Röhrenknochen entfernt werden, daß die die Endoprothese umgebende Kunststoffschicht 4 vollkommen entfernt wird.

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Zu diesem Zwecke wird auf die Sonotrode 6 ein anderes Werkzeug aufgesetzt, mit dessen Hüfte der als Kunststoffschicht 4 ausgebildete Knochenzement aus dem Zwischenraum 3 entfernt wird. Ein solches Werkzeug kann beispielsweise als Meißel 12 ausgebildet sein, der an seinem der Sonotrode 6 zugewandten Ende mit einem Schaft 8 versehen sein kann. An seinem gegenüberliegenden Ende ist ein Schneidenkopf 13 mit einer Schneide 14 vorgesehen, die in den Knochenzement eindringt, wenn der Meißel 12 im Ultraschallbereich angeregt wird. Er hinterläßt dabei eine Bahn 15 in der vom Knochenzement gebildeten Kunststoffschicht 4. Mehrere dieser Bahnen 15 können so in den Knochenzement eingearbeitet werden, daß zwischen ihnen sich lose Kunststoffteile bilden, die aus dem Zwischenraum 3 entfernt werden können. Nachdem auf diese Weise die Endoprothese innerhalb des Röhrenknochens weitgehend gelockert worden ist, kann sie schließlich aus dem Röhrenknochen herausgeschlagen werden. Dabei werden restliche Fragmente des Knochenzementes an den inneren Wandungen 16 hängenbleiben. Diese können nach Entfernung der Endoprothese unter Einsatz im Ultraschallbereich angeregter Werkzeuge sehr rasch und gründlich entfernt werden, da nunmehr genügend Platz zum Einsatz dieser Werkzeuge im Röhrenknochen zur Verfügung steht. Dabei ist es unter anderem auch möglich, im Ultraschallbereich angeregte Verbindungselemente, wie zum Beispiel Gewindeschneider, selbstschneidende Schrauben oder andere profilierte Werkzeuge in die Kunststoffrest einzubringen, bis sie fest mit diesen verbunden sind. Danach kann durch die Aufbringung entsprechender Kräfte auf diese Werkzeuge der Kunststoffrest durch Brechen, Ziehen oder Schlagen aus dem Röhrenknochen herausgezogen werden. Zu diesem Zwecke sind am Schaft 8 der Werkzeuge entsprechende Ankoppelvorrichtungen vorgesehen, auf die entsprechende Kräfte aufgebracht werden können. So kan am Schaft 8 eine Vierkantankopplung 9 zur Aufbringung eines Drehmomentes vorgesehen sein. Es ist auch möglich, eine Anschlagplatte 28 am Schaft 8 zu befestigen, um Schlagenergie in das Werkzeug einleiten zu können bzw. Zugkräfte an ihr angreifen zu lassen.

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Zur weiteren Vereinfachung der Arbeit kann die Sonotrode 6 mit anderen auswechselbaren Werkzeugen versehen werden. Beispielsweise ist es denkbar, einen Schaufellöffel 17 auszubilden, der auf die Sonotrode 6 aufgesetzt wird. Dieser Schaufellöffel ist an seinem der Sonotrode 6 gegenüberliegenden Ende mit einer sanften Wölbung 18 in der Art eines Löffels versehen. Diese Wölbung 18 ist gegenüber der Richtung des mit der Sonotrode 6 zu verbindenden Schaftes 8 leicht seitwärts geneigt, damit gelöste Kunststoffreste sich im Winkel zwischen der löffelartigen Wölbung 18 und dem Schaft 8 ansammeln und aus dem Zwischenraum 3 herausgekratzt werden können. Die Neigung hält sich in den Grenzen, die eine optimale Energieübertragung von Löffelspitze auf den Kunststoff ermöglicht. Die löffelartige Wölbung 18 läuft an ihrem dem Schaft gegenüberliegenden Ende 19 relativ spitz zu, damit die löffelartige Wölbung 18 leicht in die Kunststoffschicht 4 eindringen kann. Mit Hilfe dieses Schaufellöffels 17 können relativ breite Bahnen in die Kunststoffschicht 4 hineingearbeitet und der gelockerte Kunststoff entfernt werden.

Ein weiteres Werkzeug zum Aufsetzen auf die Sonotrode 6 ist eine Hohlsonde 2o, bei der sich an dem der Sonotrode 6 abgewandten Ende des Schaftes ein dünnes Röhrchen 21 erstreckt. Dieses Röhrchen wird im Ultraschallbereich angeregt und mit seinem dem Schaft 8 gegenüberliegenden offenen Ende 22 in den Knochenzement hineingepreßt. Dabei wandert der aufgeweichte Knochenzement im Hohlraum 23 des Röhrchens 21 empor. Nach Füllung des Röhrchens 21 wird die Hohlsonde 2o aus dem Knochenzement herausgezogen und der sich im Hohlraum 23 erstreckende Kunststoffkern entfernt. Es ist auch denkbar, in der Wandung des Röhrchens 21 ein Fenster 24 vorzusehen, aus dem sich der in dem Hohlraum 23 empor wandernde Knochenzement herausdrückt. Auf diese Weise kann die Hohlsonde 2o im Dauerbetrieb eingesetzt werden, ohne daß zwischen zwei aufeinander folgenden Einsätzen der Kunststoffkern aus dem Hohlraum 23 entfernt zu werden braucht.

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Zur Vereinfachung der Entfernung des Kunststoffkerns aus dem Röhrchen 21 kann der Innenraum des Röhrchens mit einer polierten Oberfläche versehen sein,von der der Kunststoffkern leicht abgleitet. Die Innenwandungen des Röhrchens 8 können auch konisch von dem offenen Ende 22 in Richtung auf den Schaft 8 verlaufen. Aus dem weiteren Durchmesser des Röhrchens 21 am offenen Ende 21 gleitet der Kunststoffkern leicht heraus.

Schließlich kann am Fenster 21 ein Vakuum angeschlossen werden, um den Kunststoff während des Einsatzes des Werkzeuges dauernd abzuziehen. Schließlich kann auf das Röhrchen 21 auch ein Druck aufgebracht werden, um sein Eindringen in den Kunststoff zu erleichtern. Auch ein Herausdrücken des Kunststoffkerns aus dem Röhrchen 21 ist denkbar«

Zweckmäßigerweise sind die Wandungen des Röhrchens 21 am Ende 22 leicht im Sinne einer Schneide angeschliffen, damit das Eindringen des Röhrchens 21 in den Kunststoff erleichtert wird. Auch mit dieser Hohlsonde ist es möglich, sehr schnell und sauber Bahnen in die Kunststoffschicht 4 hineinzuarbeiten. Auf diese Weise kann die Kunststoffschicht in eine Vielzahl von Einzelteilen zerlegt werden, die beispielsweise mit dem Schaufellöffel 17 aus dem Zwischenraum 3 entfernt werden können.

Zusätzlich können die Schneiden an allen Werkzeugen profiliert z. B. sägenartig ausgebildet sein. An den Vorsprüngen der Profile, z. B. an den Spitzen der Säge, findet aufgrund der Schwingungen im Ultraschallbereich eine besonders intensive Schneidwirkung statt.

Alle die auf die Sonotrode 6 aufsetzbaren Werkzeuge haben den Vorteil, daß sie klein und handlich sind, so daß man mit ihrer Hilfe auch sehr gut in enge Zwischenräume 3 eindringen kann. Sie sind nur wenige Millimeter dick, können jedoch bis zu 3oo mm lang sein, ohne daß dadurch ein wesentlicher Energieverlust bis zur Spitze des Werkzeuges auftritt,

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Mit ihrer Hilfe kann daher Knochenzement auch an den im
Regelfall unzugänglichen Stellen zwischen Implantat und
Knochen entfernt werden. Mit einer kleinen Kaltlichtquelle 25, die z. B. auf dem Schaft 8 oder auf der Sonotrode 6 befestigt werden kann, wird ein gebündelter Lichtstrahl 26 in Richtung auf die Stelle geworfen, an der das Werkzeug im Einsatz ist. Sie erleuchtet das Operationsfeld, so daß das Werkzeug von dem Operateur immer in die richtige Richtung gelenkt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, den Knochenzement auch an unzugänglichen Stellen einfach, schnell, erschütterungsfrei und damit gewebe-, insbesondere knochenschonend zu entfernen. Zusätzlich kann in unmittelbarer Nähe des Operationsfeldes eine Absaugvorrichtung 27 zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe die bei der Bearbeitung des Kunststoffes entstehenden Gase sowie Blut und Wundsekret abgesaugt werden können. Dadurch wird die Operationsstelle immer frei von Verunreinigungen gehalten und dem Operateur ein
gutes Blickfeld erhalten.

Im Verbundsystem können auch nichtmetallische Prothesenteile, die auch aus Duroplasten bestehen können, mit den
bereits beschriebenen Werkzeugen direkt angegriffen werden. Dadurch können die Prothesenteile schnell entfernt werden, so daß sich das Operationsfeld entsprechend vergrößert und der Innenraum des Röhrenknochens schnell und übersichtlich von den restlichen Fragmenten geräumt werden kann.

Im Rahmen der Verbundosteosynthesen ist es möglich, metallische Materialien mit dem noch weichen in der Aushärtungsphase begriffenen Knochenzement zu verbinden bzw. zu umgeben. Falsch eingesetzte Nägel und Platten können unter Zuhilfenahme von Ultraschallwerkzeugen gelöst werden, umso sie an anderer Stelle wieder anzubringen. Die metallischen Osteosyntheseteile können auch unmittelbar an die Sonotrode 6
angekoppelt und aus dem Knochenzement gelöst werden.

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Beim künstlichen Ersatz von Wirbelkörpern werden die aus Knochenzement geformten künstlichen Wirbelkörper der Anatomie entsprechend während der Operation geformt und an ihren Platz gebracht. Dann werden entsprechend der individuellen Anatomie die künstlichen Wirbelkörper untereinander und mit den gesunden Wirbelkörpern verbunden. Falls weitere künstliche Wirbelkörper zu einem späteren Zeitpunkt eingesetzt werden müssen, kann das ältere Verbundsystem mit ultraschallerregten Werkzeugen gelöst und durch ein neues ersetzt werden.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren bei der Bearbeitung von Prothesen im Bereich der Schädeldecke eingesetzt werden. Beispielsweise wird Knochenzement als Ersatz des Schädeldaches anmodelliert, um mögliche Schädigungen des Schädeldaches zu beseitigen. Nach dem Auffüllen der Beschädigungen bedarf es im Regelfalle einer mechanischen Nachbearbeitung und Angleichung an die erhaltene Knochensubstanz· Die mechanische Angleichung und Anmodellie· rung führt zu Erschütterungen des Schädels, welchen den festen Sitz des Implantates gefährden. Mit Hilfe von Ultraschal lwerk zeugen kann die Bearbeitung weitgehend erschütterungsfrei vorgenommen werden, so daß mit ihrer Hilfe Nacharbeiten möglich sind, die den Erfolg der Operation nicht gefährden.

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Claims

Dipl.-Ing. Dr. Gert Heldt, Neuer Wall 57, 2000 Hamburg 36

Verfahren zum Lösen von eineinandergefügten

Bauteilen

Patentansprüche :

Verfahren zum Lösen von ineinandergefügten Bauteilen, die mit einer sie verbindenden Kunststoffschicht ein Verbundsystem bilden, durch formverändernde Einwirkungen auf das Verbundsystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Formveränderungen mit Hilfe von Schwingungen im Ultraschallbereich herbeigeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (4) mit im Ultraschallbereich schwingenden Werkzeugen erweicht und aus ihrer Verklammerung mit den Bauteilen (1, 2) gelöst wird und die Lage der Bauteile (1, 2) zueinander verändert wird.

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Telefonisch übermittelte Aufträge sowie telefonisch erteilte Auskünfte bedürfen schriftlicher Bestätigung.

Postscheckkonto ι Hamburg 96679-200

ORIGiMAL MSPECTr
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (4) mit den im Ultraschallbereich schwingenden Werkzeugen zerteilt, zwischen den Bauteilen

(1, 2) entfernt und die Bauteile (1, 2) voneinander getrennt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kunststoffschicht (4) mit ultraschallerregten Werkzeugen Bahnen (15) geschnitten und zwischen den Bahnen (15) liegende Einzelabschnitte der Kunststoffschicht (4) entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen (15) mit einer Hohlsonde (2o) eingeschnitten werden, in die der Kunststoff unter Einwirkung von Ultraschall hineingedrückt wird, und die Hohlsonde (2o) nach
Abtrennung des Kunststoffes aus der Kunststoffschicht (4)
vom Kunststoff entleert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ultraschallbereich schwingendes profiliertes
Werkzeug in die Kunststoffschicht (4) eingebracht wird, daß danach die Erregung des Werkzeuges abgeschaltet und nach
Verfestigung des Kunststoffes am Werkzeug eine Abtennung des Kunststoffes durch mechanische Beanspruchung vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundsystem durch Erregung mindestens eines Bauteiles gelöst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kunststoffschicht vorhandene Kunststoffteile mit im Ultraschallbereich schwingenden Werkzeugen entfernt werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 8 mit einem durch Ultraschall erregten Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug eine Formveränderungen im Verbundsystem begünstigende Ausgestaltung aufweist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen eine steife Verbindung zu einer Sonotrode (6) herbeiführenden Verschluß an seinem einen Ende und mindestens eine das Eindringen in die Kunststoffschicht (4) verbessernde Schneidkante an seinem anderen Ende aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante profiliert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steife Verbindung zwischen der Sonotrode (6) und mindestens einem der Bauteile (1, 2) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß als Verschraubung ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante an einem Meißel (12) als eine senkrecht zur Vorschubrichtung verlaufende Schneide (14) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug als ein Schaufellöffel (17) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufellöffel (17) an seinem in die Kunststoffschicht (4) eindringenden Ende spitz verläuft.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufellöffel (17) in Richtung auf seine Spitze zulaufende Schneidkanten aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufellöffel (17) löffelartig gewölbt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufellöffel (17) seitlich aus seiner Längsachse geneigt ist9 09813/0044
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug als eine Hohlsonde (2o) ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlsonde (2o) aus einem an einem Schaft (8) befestigten Röhrchen (21) besteht, das an seinem der Kunststoffschicht (4) zugewandten Ende (22) offen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 2o und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlsonde (2o) an ihrem offenen Ende (22) von einer ringförmigen Schneidkante umgeben ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlsonde (2o) an ihrem dem Schaft (8) zugewandten Ende ein Fenster (24) zur Entnahme des gelösten Kunststoffes aus dem Röhrchen (21) aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Innenraumes dem jeweiligen Einsatzzweck anpaßbar ausgebildet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (24) mit einer Vakuumquelle zur Absaugung des Kunststoffes verbunden ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Hohlsonde (2o) eine bearbeitete Oberfläche aufweist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Werkzeuges eine rauhe Oberfläche aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Hohlsonde (2o) eine glatte Oberfläche aufweist.

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29. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vorschub der Hohlsonde (2o) eine Verbindung mit einer Druckquelle vorgesehen ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 2o bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Hohlsonde (2o) konisch ausgebildet ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug mit einer profilierten Oberfläche versehen ist, an dessen Vorsprüngen eine formschlüssige Verklammerung des Kunststoffes vorgesehen ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß an denr Werkzeug eine von einem Aufschlagwerkzeug beaufschlagbare Aufschlagvorrichtung (28) vorgesehen ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeug eine Drehmomente übertragende Ankopplung (9) vorgesehen ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination mehrerer Schneidkanten mit mindestens zwei Schneiden (14) am Werkzeug vorgesehen sind.
35. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeug Verankerungsvorsprünge zur übertragung von Torsionsmomenten zwischen dem Werkzeug einerseits und der sie umgebenden ausgehärteten Kunststoffschicht (4) vorgesehen sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeug eine Schabekante zum Entfernen von sich an Kunststoffteilen erstreckenden Teilen vorgesehen ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkzeug eine in Richtung auf die Kunststoffschicht (4) strahlende Kaltlichtquelle (25) vorgesehen ist.

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38. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sonotrode (6) eine Kaltlichtquelle (25) vorgesehen ist.
39. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des bei der Bearbeitung der Kunststoffschicht (4) entstehenden Gases eine Absaugvorrichtung (2)
vorgesehen ist.

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